路由器中SNMP协议测试集规划与定义技术研究_研究生学位论文.doc

西 南 交 通 大 学研 究 生 学 位 论 文路由器中SNMP协议测试集规划与定义技术研究Classified Index: TN393.06Southwest Jiaotong UniversityMaster Degree ThesisOn Techniques of Test Suite Planning and Test Case Specification for SNMP Implementations in Routers矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。Grade: 2002Candidate: Cheng YupingAcademic Degree Applied for: MasterSpeciality: Computer ApplicationSupervisor: Prof. Zeng Huashen September 2005西南交通大学硕士研究生学位论文 第 VII 页摘 要路由器的测试技术涉及三方面的内容：测试方法研究、测试控制数据的描述/自动导出技术研究、测试系统的开发。本论文讨论的重点是如何对路由器中SNMP的测试控制数据集进行规划以及如何利用国际标准测试控制数据语言TTCN-3来定义/描述相关测试例。它是四川省网络通信技术重点实验室有关路由器的测试技术研究工作的组成部分之一。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。第1章笔者首先简要讨论国内外路由器测试系统现状，指出路由器多端口并行测试技术存在的问题。然后介绍本研究工作的背景是四川省网络通信重点实验室的路由器多端口并发测试技术研究和系统的开发。开发中的路由器的多端口并发测试系统是具有上、下两级结构的分布式测试系统。上级系统处理系统配置、多端口间测试控制数据的指派、测试过程的管理和协调控制；下级为多个单端口或双端口测试系统。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。第2章对SNMP，特别是SNMPv2协议进行了概要的介绍，然后对与SNMPv2有关的测试技术进行初步的讨论，为后续章节的讨论奠定基础。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。第3、4章是笔者的主要工作，分别完成测试例生成两个重要步骤测试集的规划和抽象测试例描述。第3章讨论SNMPv2协议测试集的规划原则，并按照归纳的规划原则对SNMPv2协议一致性测试集作出了详细的规划；第4章详细分析了如何利用TTCN-3对SNMPv2协议定义抽象测试集（ATS）。笔者在该章中，将探讨性地将SNMPv2协议测试分为四种类型：非参数标量测试、参数标量测试、列向量逐行测试和列向量抽取测试，分别给出每种测试的测试流程图和测试实例。第5章在对论文工作进行总结的基础上，对后续研究工作进行了分析和展望。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。由于目前实验室的双端口测试器的开发工作尚未完成，因此未能进行编译并用于实际的测试。Internet的SNMP系列协议除与管理信息传输相关的协议本身外，还有与管理信息库（MIB）和远端监测（RMON）相关的文本，经过近20年的发展，相关协议已经更新为第3代，所涉及的RFC数量超过20个。笔者相信，笔者的工作将对后续的研究工作发挥借鉴作用。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。关键词：路由器测试、测试集规划、测试集描述、SNMP、TTCN-3AbstractThe technical background of this dissertation is router testing, which involves test methods, test definition/specification techniques and process, and test systems. The dissertation focused on techniques of test suite planning as well as test specification with an emphasis on the Simple Network Management Protocol (SNMP) and a standard specification language called TTCN-3. The authors work is part of the research and development activities at Sichuan Network Communication Technology Key Laboratory (SC-Netcom Lab) to promote a new test method and test definition language and to develop a new generation of test systems for multi-port high-speed routers.厦礴恳蹒骈時盡继價骚。In Chapter 1, a comprehensive discussion on router testing techniques is given tore-examine shortcomings of existing testing techniques. A framework for multi-portrouter testing at SC-Netcom Lab is presented, which involves the Multi-port RouterDistributed Synchronized Test Method (MRDS-TM), Concurrent Multi-Port TestDistributed Synchronized Test Method (MRDS-TM), Concurrent Multi-Port Test Definition language (CMP-TDL), and a multi-port router test system.茕桢广鳓鯡选块网羈泪。In Chapter 2 first presents a comprehensive study on the Simple Network Management Protocol (SNMP) in Internet together with a generic discussion on SNMP testing. An emphasis has been given, in this dissertation, to testing of implementations of version 2 of SNMP (SNMPv2) in a two-port testing environment although the technique in a multi-port testing environment was also briefly analyzed. 鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。Chapters 3 and 4 are the main parts of this dissertation, which are dedicated to techniques of two important steps in test case generation, i.e. generic test suite planning and test case specification. To stress the importance of test suite planning, Chapter 3 first examines the procedural steps in conformance testing. A framework of the Generic Test Suite (GTS) for SNMPv2 is also provided with a systematic discussion. Chapter 4 is devoted to test case specification for SNMPv2 with detailed discussions on data definition, behavior and test control descriptions respectively. Finally, Chapter 5 concluded this thesis followed by a forward view for future work.籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。As the router testing system at SC-Netcom Lab is still under development and the test suite defined has not yet been applied to real testing, and for the reason that the SNMP protocol set is complex and involves twenty more RFCs, the work presented in this M. Sc. dissertation is preliminary. However, the author believes that this work will provide a sound basis for future “test suite specification”, eapecially for a complete SNMP test sutie.預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。Keywords: Router Testing, Test suite Planning, Test suite Specification, Simple Network Management Protocol (SNMP), TTCN-3 渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。目 录摘 要I铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。目 录V擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。第1章 引言1贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。1.1 本论文的研究背景1坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。1.1.1 IPv6路由器多端口并行测试技术研究提出的背景1蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。1.1.2 国、内外路由器测试系统现状3買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。1.1.3 四川省网络通信技术重点实验室关于测试技术的研究概貌7綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。1.2 本研究工作的测试对象SNMPv210驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。1.3 论文结构组织11猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。1.4 作者的工作与论文的贡献11锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。第2章 SNMPv2及测试技术13構氽頑黉碩饨荠龈话骛。2.1 简单网络管理协议SNMP及SNMPv213輒峄陽檉簖疖網儂號泶。2.1.1 SNMP历史的简短回顾13尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。2.1.2 SNMP的应用模式客户机/（多）服务器模式14识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。2.1.3 SNMP网络管理信息与管理信息库（MIB）16凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。2.1.4 SNMP网络管理实体（Entity）的功能结构17恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。2.1.5 SNMP的协议数据单元（PDU）17鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。2.1.6 RMON对SNMP系列标准的扩充18硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。2.2 SNMP协议测试技术19阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。2.2.1 利用双端口测试系统测试SNMP的技术19氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。2.2.2 测试控制数据及其描述语言TTCN-320釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。2.2.3 SNMPv2多端口并发测试22怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。第3章 SNMPv2通用测试集GTS规划23谚辞調担鈧谄动禪泻類。3.1 测试控制数据定义/描述技术23嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。3.1.1 通用测试集、抽象测试集和可执行测试集23熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。3.1.2测试步骤与测试控制数据获取流程24鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。3.2 一致性测试集规划原则25纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。3.2.1测试集的结构25颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。3.2.2测试集的规划原则27濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。3.2.3 测试数据的命名和编码规则29銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。3.3 SNMPv2一致性通用测试集规划30挤貼綬电麥结鈺贖哓类。3.3.1 SNMPv2报文格式测试GTS规划30赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。3.3.2 MIB-II通用测试集GTS规划32塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。3.3.3 RMON1 MIB通用测试集GTS规划34裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。3.3.4 RMON2 MIB通用测试集GTS规划36仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。3.3.5状态对象EntryStatus的通用测试集GTS规划36绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。3.3.6 状态对象RowStatus的通用测试集GTS规划39骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。第4章 SNMPv2测试例TTCN-3的描述及测试43瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。4.1 测试数据类型定义43鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。4.1.1 SNMPv2数据类型43栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。4.1.2 SNMPv2常用文本标识符44辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。4.1.3 SNMPv2数据包定义44峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。4.1.4 TTCN-3类型概要46詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜。4.1.5 SNMPv2报文数据类型定义47则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷。4.2 测试数据定义50胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻。4.2.1 消息模板的定义、发送和接送50鳃躋峽祷紉诵帮废掃減。4.2.2 模板的匹配机制51稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜。4.2.3 模板参数化51陽簍埡鲑罷規呜旧岿錟。4.2.4 SNMPv2测试数据定义52沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應。4.3 测试配置定义57钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺。4.4 测试行为定义59懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮。4.4.1 TTCN-3行为语句60謾饱兗争詣繚鮐癞别瀘。4.4.2 测试例61呙铉們欤谦鸪饺竞荡赚。4.4.3 不带参数的标量对象测试例62莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减。4.4.4 带参数标量对象测试例63麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶。4.4.5 MIB-II信息库中列对象的逐行测试65納畴鳗吶鄖禎銣腻鰲锬。4.4.6 ipRouteTable表列对象抽取测试71風撵鲔貓铁频钙蓟纠庙。4.4.7 RMON1中列对象测试72灭嗳骇諗鋅猎輛觏馊藹。4.4.8 子网掩码对象的测试73铹鸝饷飾镡閌赀诨癱骝。4.4.9 对象ipAdEntBcastAddr的测试75攙閿频嵘陣澇諗谴隴泸。4.5 测试控制部分的定义78趕輾雏纨颗锊讨跃满賺。第5章 总结与展望79夹覡闾辁駁档驀迁锬減。5.1 论文工作总结79视絀镘鸸鲚鐘脑钧欖粝。5.2 后续工作展望79偽澀锟攢鴛擋緬铹鈞錠。致 谢81緦徑铫膾龋轿级镗挢廟。参考文献82騅憑钶銘侥张礫阵轸蔼。攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果87疠骐錾农剎貯狱颢幗騮。附录1 通用测试集规划表88镞锊过润启婭澗骆讕瀘。表1 SNMPv2通用测试集规划表88榿贰轲誊壟该槛鲻垲赛。表2 MIB-II 、RMON1 MIB、RMON2 MIB通用测试集GTS规划表89邁茑赚陉宾呗擷鹪讼凑。表3 列对象etherStatsStatus通用测试集GTS规划表90嵝硖贪塒廩袞悯倉華糲。表4 列对象protocolDirStatus通用测试集GTS规划表91该栎谖碼戆沖巋鳧薩锭。附录2 ipRouteProto列对象抽取测试测试例96劇妆诨貰攖苹埘呂仑庙。附录3 historyControlInterval列对象测试例98臠龍讹驄桠业變墊罗蘄。附录4 ipRouteMask列对象抽取测试测试例101鰻順褛悦漚縫冁屜鸭骞。附录5 ipAdEntNetBcastAddr列对象抽取测试测试例105穑釓虚绺滟鳗絲懷紓泺。西南交通大学硕士研究生学位论文 第 31 页第1章 引言1.1 本论文的研究背景本论文的研究背景是Internet路由器中的“简单网络管理协议(SNMP Simple Network Management Protocol)实现”的测试，它是四川省网络通信技术重点实验室有关路由器的测试技术研究工作的组成部分之一。路由器的测试技术涉及三方面的内容：测试方法研究、 测试控制数据的描述/自动导出技术研究(测试控制数据规划技术、测试控制数据描述语言/自动导出技术及相关的支撑工具)、 实现测试方法和运行相关测试控制数据的测试系统的研究与开发。本论文讨论的重点是如何对路由器中SNMP的测试控制数据集进行规划以及如何利用国际标准测试控制数据语言TTCN-3来定义/描述相关测试例。隶誆荧鉴獫纲鴣攣駘賽。1.1.1 IPv6路由器多端口并行测试技术研究提出的背景ISO 9646建议了两种适用于中继系统的测试方法1：回绕测试方法（Loop-back Test Method-LTM）1和穿越测试法（Transverse Test Method-TTM） 24。LTM进行测试时，发送测试数据给路由器，在被测实现或系统内部或外部链路上实现回环。LTM实施简单，但测试不全面，并未完全穿过路由器从另一端口转发，使测试能力大大受限，因而较少采用。浹繢腻叢着駕骠構砀湊。曾华燊教授在对LTM进行深入研究后提出了一种新的测试方法“穿越测试法（TTM）”24，后被ISO9646接受为测试中继系统的两种测试方法之一。采用TTM时，Tester向被测路由器（RUT-Router Under Test）某端口发出的运载用户数据的IP报文经路由器三层协议实现的处理，IP层的路径选择功能选择相应的输出端口，再经过相应的输出端口的三层协议实现的处理，最后回到Tester。由于这种方法模拟路由器在一对端口间转发数据的工作过程，其测试功能较LTM只能测试单端口的能力更强，由于测试数据穿越了路由器的一对端口故称为“穿越测试法”。鈀燭罚櫝箋礱颼畢韫粝。IP路由器传统上被看成使用带内信令技术的3层结构。但是，使用该观点无法解释为什么路由器中的许多协议为三层以上的协议，如网络管理协议SNMP和路径信息交换协议（RIP、OSPF、BGP）都是在传输层协议（UDP/TCP）上实现的应用层协议。采用带外信令的概念则很容易解释这一现象。换言之，路由器是由包括应用层协议在内的信令控制和管理平台（S&M-Singnaling and Management platform）协议集和3层的用户数据传输平台（U-Platform- User Data Transfer platform）构成的。各种路径信息交换协议和SNMP都是S&M平台上的应用层协议。因此，对路由器的测试将包括对U平台和S&M平台的测试，以及对两平台之间互相影响的测试（如S&M平台的路径信息的交换对路径表的更新，对U平台用户数据的转发的影响）。惬執缉蘿绅颀阳灣熗鍵。路由器是Internet中实现系统互联的关键设备，对路由器的测试需要覆盖判断协议实现是否和在多大程度上与相关协议标准相符的功能（即一致性测试：Conformance Test），也需要覆盖对路由器性能指标（如：吞吐率、交换与传输时延其变化，即抖动等）的测试（性能测试：Performance Test）以及路由器间的互通测试（Interoperable Test）和必要时进行仲裁测试（Arbitration Test）。现代路由器的特点是端口多（如园区网、城域网的三层交换机可以有数十上百个端口）和端口速率高（Gbps甚至更高）。对单端口的“回绕测试”或一对端口的“穿越测试”都不能测试端口间的相互影响，特别是对于性能测试，其测试结果不能定量地界定路由器的实际工作性能，特别是难以考察系统在并发数据的实际运行环境中符合协议的程度和性能指标。例如，在性能测试中，除了正常工作情况外，还必须测试多个端口的突发数据同时指向单个端口时的极端情况路由器的转发效率。鉴于目前的测试技术和系统所进行的测试缺少对高速多端口路由器的综合测试能力，需要研究具备多端口间并行测试同步控制能力的、能够适应多端口测试的方法。贞廈给鏌綞牵鎮獵鎦龐。为了适应多端口并行同步测试的需要，相关的测试控制数据定义语言和相关工具也必须支持并行同步测试的需要，而现有的测试描述语言，包括欧洲标准化机构对ISO的树表结合的标记语言TTCN（Table and Tree Combined Notation）的扩展语言TTCN-3在内，都没有提供一个完整的描述并发性的机制。因此，也需要研究相应的测试描述语言。嚌鲭级厨胀鑲铟礦毁蕲。路由器测试问题的进一步复杂化的原因还在于，在从以IPv4为基础的Internet向以IPv6为基础的Internet过渡期内，可能同时存在三类路由器：仅支持IPv4或IPv6为基础的协议栈的路由器和同时支持两类协议栈的路由器。在同时支持两类协议栈的方式上又存在两类方式： 根据待传输据是支持IPv4还是IPv6，选择性地调用相关功能的方式和支持IPv4/IPv6间的转换或将IPv6封装在IPv4分组中进行的“渡船”方式。第2类方式中的转换方式可适用于IPv4网与IPv6网的直接互联；而“渡船”方式则适用于全球Internet中的各自治网络仍以IPv4为主的情况，一对支持IPv6的计算机（或网络）借助与IPv4网作为过渡的工具，将IPv6分组作为IPv4的用户数据封装（Encapsulated）在IPv4报文之中传输的方式。这种方式在英文中也常表述为IPv6 over IPv4。从上面的讨论可以看出，由于IPv6的出现，路由器的测试必须面对上述三类路由器。薊镔竖牍熒浹醬籬铃騫。从上面的讨论中，我们可以看出：现有的测试方法和测试控制数据描述语言都存在不足，需要改进和扩展。 作为全面的路由器测试评价系统必须具备多种测试能力（一致性测试、性能测试、互通与仲裁测试）。齡践砚语蜗铸转絹攤濼。 路由器测试系统必须能够适应从IPv4向IPv6过渡过程中的需要。绅薮疮颧訝标販繯轅赛。以上就是四川省网络通信技术重点实验室提出研究多端口高速路由器测试技术的背景，也是本论文的研究工作的大背景。饪箩狞屬诺釙诬苧径凛。1.1.2 国、内外路由器测试系统现状从应用环境我们可以把现有的测试系统分为两大类：以一致性为主要目的的系统和以性能监测为主的测试系统。前者为研究性测试系统，以大学、研究机构开发的系统为主，采用主动测试方法（即测试器主动发送测试数据），测试目的以一致性测试为主，部分涉及性能测试和多端口测试；后者实际上，以现有的市场测试仪为主，多数关注性能测试，通常为单端口或多端口测试，个别产品支持在多路由器环境中进行分布式多点监测。迄今为止，国内外的相关测试研究和测试系统都几乎毫不例外地采用“回绕测试法”或“穿越测试法”。下面仅简单介绍相关测试系统的研究和测试产品的概况。烴毙潜籬賢擔視蠶贲粵。 研究性测试系统20世纪80年代，国外部分科研院所以针对OSI/RM中端系统（End-sysytem）协议一致性测试问题开发出面向测试中心的试验性测试系统，其中最有代表性的系统包括法国的ADI的会话层测试系统、英国国家物理试验室（NPL）的网络层测试系统以及美国NBS的传送层测试系统。除英国NPL开展了关于网关的测试技术研究外24，当时开展路由器测试研究的单位甚少。鋝岂涛軌跃轮莳講嫗键。n 与路由器测试相关的国际性活动 IETF的6bone试验网的路由器隧道测试活动6Bone是IETF在1996年建立的测试试验（Testbed）IPv6网，以便进行各类IPv6测试试验和帮助从IPv4向IPv6的过渡。6Bone是在IPv6网络的研究活动初期，利用现有的IPv4网在IPv6网络间隧道技术（Encapsulation）的方式，在大规模范围内提供IPv6网络之间的互通试验和测试试验床（Testbed）。将各个国家和地区组织维护的IPv6网络通过运行IPv4上互联网连接起来。其中也涉及对路由器的测试技术研究与测试实现。撷伪氢鱧轍幂聹諛詼庞。 与MoonV6有关的路由器测试活动MoonV6是2003年美国建立的最大的IPv6本地主干网，它是由新罕布什尔州立大学（UNH）InterOperzbility实验室、国防部、北美IPv6任务组和Internet2大学联盟共同运作的网络，在去年10月和今年3月已经进行了两次互用性测试。这轮测试包括从新罕布什尔州到亚利桑那州10家军事机构和大学的约80台服务器、交换机和路由器，它还包括了VoIP、WLAN和视频流多点传送等更新的领域。另外还测试了一些防火墙特性以及IPSec、DNS和动态主机配置协议（Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP）等特殊协议，其中包括路由、信道和QoS等。踪飯梦掺钓貞绫賁发蘄。n 国内的路由器测试的典型研究 中国科学院计算机技术研究所中科院计算机技术研究所参与了6Bone研究活动，并承担了相关的测试研究工作，其路由器测试系统（IPv6 CTS）虽然能实现多端口测试，该测试器是在单台计算机内实现的。在解决同一测试系统如何实现对多个端口进行观测的问题上，该系统采用集线器作为接入路由器多端口的手段。集线器的共享特征使多端口测试实时控制较难，该文未讨论如何应用于性能测试和解决实时同步问题。从系统开发目标来看，主要用于测试协议是否符合协议标准（Conformance Test）而未涉及性能测试（Performance Test）和互通测试（IInteroperability Test）；在测试控制数据或测试集（Test Suite）的定义方面，该项目提出了类似HTML语言格式的TSSL语言。由于该语言属于专用测试控制数据描述语言，这就存在用该语言定义的测试集与采用得到国际承认的标准语言TTCN描述的测试集合之间的可比性和等价性问题。婭鑠机职銦夾簣軒蚀骞。 清华大学该校提出了一种路由协议测试的Dip-in抽象测试法并设计一个分布式路由协议测试系统（DRPTS）。Dip-in测试法与四川省网络通信技术重点实验室提出的多端口穿越测试法有相似之处，都是用测试器对路由器多端口同时进行观测，以此来模拟路由器的外部实际工作状态。但从已发表的论文看，该项工作与中科院技术研究所的研究工作类似，也是在单台计算机上实现多端口测试，因而能够观测的端口数有限。笔者所在实验室则是将测试系统分为多个物理上独立的测试部件（每个具有双端口测试能力），在网络环境下成为一个多端口测试系统，因而能够支持同时进行测试的路由器端口数可以任意扩展，系统组织灵活。譽諶掺铒锭试监鄺儕泻。 以监视为主的路由器测试仪产品另一类测试系统代表目前产品化的测试仪。目前市场占有率较大的产品包括：n 美国agilent公司产品美国agilent公司的路由器测试产品是国内外市场占有率较高的路由器测试仪，大量地用于网络运营商和大型网络系统作为系统监测和维护手段。该公司是国外研究测试技术的典型企业。该公司的分布式网络分析仪可以实现高层的网络分析和测试，并能实现各个物理位置分散的分析仪之间的时钟同步。但从该系列产品的应用目标可以看出，它们的功能侧重于对网络进行监测和分析网络运行情况，主体上属于被动测试仪的范畴；尽管该系列产品具有一定的互通测试功能，但被动测试设备使之不具有设计主动测试故障诊断的能力。对三类测试没有形成一个完备的系统，并且对多端口并发测试没有形成一整套完整理论。俦聹执償閏号燴鈿膽賾。此外，从相关资料来看该类测试仪产品未采用标准的测试控制数据定义语言（如TTCN），因而不支持标准化机构或第三方提供的用TTCN描述的测试控制数据，系统兼容差。缜電怅淺靓蠐浅錒鵬凜。该公司产品的优势是对各类通信接口的支持好，能够适应多种通信接口网络的测试需要。n Spiretcom公司产品SmartBits数据网络性能测试仪是思博伦（Spirent Communications）公司的测试仪产品，也是国内使用较广的测试仪产品，支持的通信接口也较多（从10/100M、1G、155M、622M、2.5G和10G通信接口），可以用于对L3三层交换机、中低端路由器、高端路由器/核心路由器的性能测试。与Agilent公司的路由器测试系列产品类似，SmartBits也侧重于性能测试，也具有类似的局限性。骥擯帜褸饜兗椏長绛粤。n Ixia公司的测试设备产品Ixia是世界著名的网络测试公司。它的产品是多方面的，其中包括：一致性测试、网络2-3层测试、路由器测试、网络4-7层测试、安全测试、宽带网络设备测试、无线网络设备测试、应用测试、声音/VoIP/PSTN测试等。IxANVL（Ixias Automated Network Validation Library）是符合工业标准的一致性测试软件。测试可以在Linux单机上进行，也可以通过Ixia提供的硬件建立的隧道上进行。测试过程是非常迅速的。Cisco、Hewlett Packard、Nortel Network等网络设备供应商都是Ixia的客户。Ixia同时也为NTT、AT&T、Microsoft提供服务。IxANVL的IP测试集包括IPv6、ICMPv6、V6toV4、IPv4、ICMP等协议测试。IxANVL的Routing测试集包括RIP 、RIPng 、OSPF、BGP 、ISIS等协议测试。除此之外，还有RMON测试集、多播测试集、TCP测试集、VPN测试集、PPP测试集、网桥测试集。RMON测试集主要对RFC1757进行测试，分为以太网RMON测试集（116个测试例）和一般网络RMON测试集（1372个测试例）。Ixia还与MoonV6合作，开发IPv6测试工具。Ixia同时被美国国防部选中对IPv6进行一致性、性能、应用测试。癱噴导閽骋艳捣靨骢鍵。n 国内开发的网络测试仪产品国内开发网络测试仪产品的公司有北京通测科技有限责任公司和中创公司，前者主要产品为XPTS网络测试仪，是面向下一代网络（NGN）的测试分析系统，主要支持软交换（SoftSwitch）IP协议、宽带网络的测试和分析，具备协议测试仿真、网络监测分析、网管测试分析等功能。同样，该测试仪设计目标主要是性能测试，尽管具有协议测试仿真能力，但从严格意义上将不具备全面评价路由器是否完全符号相关协议标准（即“一致性测试”）能力。中创公司NGN网络测试仪为测试软交换的测试仪，不具备全面测试路由器功能与性能的能力。鑣鸽夺圆鯢齙慫餞離龐。从前面讨论可以看出，现有的研究型测试系统尽管在一致性测试方面具有较强的测试能力，也具有一定的性能测试或互通测试的能力，但由于立足于单机测试系统，较难适应端口较多的路由器的性能测试需要，系统成本较高；另一方面，以市场上常见的测试仪产品为代表的便携式测试设备，具有较强的网络监测能力，但全面测试功能较弱，难以作为测试中心前面监测评估路由器产品的手段。榄阈团皱鹏緦寿驏頦蕴。1.1.3 四川省网络通信技术重点实验室关于测试技术的研究概貌针对1.1.1节中分析的在多端口高速路由器测试技术存在的问题，四川省网络通信技术重点实验室近年来开展了相关的技术研究与测试系统的开发工作。该项研究工作的目的是通过技术研究开发出能够对多端口路由器进行全面的功能、性能评估的面向测试中心的系统和副产品双端口便携式路由器测试仪。相关工作可以概括为：逊输吴贝义鲽國鳩犹騸。 提出了多端口路由器分布式同步测试法（MRDS-TMMulti-port Router Distributed & Synchronized Test Method）幘觇匮骇儺红卤齡镰瀉。MRDS-TM具有以下特点：n 支持对路由器多端口进行并行测试：严格定义所需的多端口测试管理器和双端口测试部件 MRDS-TM内部工作于单客户多服务器的C/S模式，多端口测试管理器为Client，双端口测试部件为Server。誦终决懷区馱倆侧澩赜。 多端口测试管理器：管理控制多端口并行测试过程（并行测试控制数据选择和执行（人工、自动），对多个双端口测试器的测试控制数据分派、执行过程间的同步协调，并行测试过程的监视、显示与记录，给出多端口并行测试结果）。医涤侣綃噲睞齒办銩凛。n 支持分布式测试：显式地定义了物理上分布的网络环境下的物理测试部件之间的同步机制（协议、接口）；同步机制与下层网络无关。舻当为遙头韪鳍哕晕糞。n 包容回绕测试法和穿越测试法：多端口并行测试允许定义被测路由器端口间的任意测试关系。n 支持Conformance、Performance、Interoperability和Arbitration多种测试。鸪凑鸛齏嶇烛罵奖选锯。图1-1为MRDS-TM测试方法的功能模块与多端口路由器间关系示意图。多端口并行测试管理器（MPTM)单客户机部件双端口测试部件双端口测试部件双端口测试部件网络环境多服务器部件被测多端口路由器同步管理接口网络协议集测试数据与同步信息测试数据与同步信息测试数据与同步信息同步管理接口网络协议集同步管理接口网络协议集图1-1 多端口路由器分布式同步测试法(MRDS-TM）测试示意图筧驪鴨栌怀鏇颐嵘悅废。 为了克服TTCN-3难以描述多端口间同步测试缺点，实验室相关人员进一步定义了“并发多端口测试定义语言”（CMP-TDLConcurrent Multi-port Test Definition Language）。韋鋯鯖荣擬滄閡悬贖蘊。n CMP-TDL是描述并行测试目的、定义并行测试全局变量和数据以及“单线程测试宏操作与并行测试线程间同步关系”的语言。涛貶騸锬晋铩锩揿宪骟。n CMP-TDL支持扩展的TTCN-3语言，单测试线程的测试描述由扩展TTCN-3语言进行（以保持已有的TTCN-3描述的单线程测试例可重用性和升级性）。钿蘇饌華檻杩鐵样说泻。在上述研究工作的基础上，目前正在开发以MRDS-TM、CMP-TDL和扩展的TTCN-3为基础的并发多端口路由器测试环境（CMPR-TEConcurrent Multi-Port Router Test Enviornment）和制定与路由器内相关协议的测试控制数据（测试集规划和测试控制数据描述）。如图1-2所示，CMPR-TE由测试系统（CMPR-TS）和测试工具（Test Tool）两部分组成；CMPR-TE又进一步由多端口测试管理器（MRDS-TM）和多个物理上独立的图1-1中的双端口测试部件（即双端口测试器TPTTwo-Port Tester）组成。戧礱風熗浇鄖适泞嚀贗。图1-2中的双端口测试器可以进一步细化为图1-3所示的功能结构：Traverse through test tree, send encoded PDUs to Test Supporting layers, receive PDU from Testing Supporting layers and call Decoder to decode, make decision according to test case, loggingTPTM TPT ManagerTest Case TraverserE/D Encoder/DecoderTest Supporter LayersETS - ExecutableTest SuiteATS - Abstract Test Suite (In TTCN-3)“TTCN-3 C machine code” compilingEn/Decode PDU-s of IPv6, RIP, OSPF, ICMP, etc.When testing IPv6：Ethernet/ATM/(PPP + physical layer)/IPv4;When testing S&M plane: IPv6/IPv4/UDP/TCPTwo-Port Tester Interface to CMPTSLoggingLoggingMan-machine interfaceGraphic displayCommandI/O Port 2I/O Port 1主记录次记录I/O Port 2Test SystemTest support tools图1-3 路由器双端口测试器内部功能框图及其与支撑工具间的关系图1-2 IPv6路由器并发多端口测试环境(CMPTE): 测试系统与测试支撑工具CMPR-TMTwo-Port Tester 1Two-Port Tester iTwo-Port Tester kTwo-Port Tester n Router Under Test (RUT)Coordination commands & responsesCoordination commands & responsesTest Data & responsesExecutable testsTest Data & responsesTest Data & responsesTest Data & responsesATS in TTCN-3TTCN-3 CompilerATS in CMPT-TDLCMPT-TDL CompilerC- CompilerCMPT SystemTest tools購櫛頁詩燦戶踐澜襯鳳。图1-3中的两个虚框（单测试列执行器Test case traverser和编解码器（E/D）概念上属于测试系统的组成部分。但是由于该系统采用了编译方式，事先将TTCN-3语言描述的抽象测试集/例编译为C代码，再通过C编译程序编译为系统可执行测试集/例（Excutable Tests）为了避免可执行测试例与编解码器间进程通信麻烦，通过对C代码的联合编译，将E/D和Traverser模块融入可执行测试例之中。Test Case Traverser实质上是一个测试状态表穿越程序，按照测试例规定，根据测试事件和所处测试状态决定测试器的行为。嗫奐闃頜瑷踯谫瓒兽粪。本论文中反映笔者的工作主要是以SNMPv2为测试对象，规划其测试集并采用TTCN-3描述相关的测试例（即图1-3中的Abstract Test Suite的描述）。虚龉鐮宠確嵝誄祷舻鋸。1.2 本研究工作的测试对象SNMPv2简单网络管理协议SNMP（Simple Network Management Protocol）是目前应用得最广泛的网络管理协议。SNMP利用传送层协议（UDP）实现网络管理，因此，它是应用层的管理协议。SNMP是在管理工作站与网络管理的对象通信子网（Sub-network）中的中继系统（即路由器、交换机或集线器）之间进行网络管理信息的协议，因此，路由器与网络管理工作站都必须实现应用层的SNMP。與顶鍔笋类謾蝾纪黾廢。尽管SNMP被命名为“简单网络管理协议”，协议本身也较为简单，但是，为了适应网络管理的需要（收集设备相关信息）需要定义相关管理信息库（MIB），远程网络检测的需要又增加了远程监控功能（RMON Remote Monitoring），加上经过多年的改进和发展，SNMP已经出现了3个版本，所涉及的RFC文本已经达到数十个。因此，对SNMP的学习和理解的工作量很大。結释鏈跄絞塒繭绽綹蕴。按照传统的带内信令控制的观点：OSI/RM将网络中继系统描述为最高包括网络层在内的三层协议实现的设备。这一观点并能够解释为什么Internet的路由器（网络层中继系统）中有包括传送层和应用层在内的协议实现存在。如果采用带外信令控制的观点来看待通信子网中的中继设备/系统的协议层次结构就容易解释这一矛盾。换言之，通信子网是由两类信息传输与交换平台组成的，根据需要，两个平台可以有不同的协议层次结构。按照这一观点，Internet的路由器的用户数据传输平台仍为三层结构；而控制与管理信息的传输与交换平台（信控管理平台）则为包括应用层在内的5层结构。于是，实现路径信息交换的协议（如RIP、OSPF、BGP等）和实现网络管理协议（SNMP）都可以归属于信控管理平台，他们利用某种传送层协议（TCP或UDP）传送相关的应用层协议数据单元（PDU）。餑诎鉈鲻缥评缯肃鮮驃。本文介绍的测试技术的具体测试对象SNMP是路由器中信控管理平台上的一种应用层协议；工作的重点是有关SNMP一致性测试的测试集的规划和描述技术，选择的协议版本为最新的SNMPv2；相关测试集的描述是为四川省网络通信技术重点实验室开发中测试系统使用的抽象测试控制数据。爷缆鉅摯騰厕綁荩笺潑。1.3 论文结构组织本论文的后续章节主要反映的是笔者所涉及的SNMPv2协议并行测试的研究工作，后续章节的组织结构如下：第2章首先对SNMP，特别是SNMPv2协议进行了概要的介绍，然后对与SNMPv2有关的测试技术进行初步的讨论，为后续章节的讨论奠定基础。锞炽邐繒萨蝦窦补飙赝。第3、4章是笔者的主要工作。第3章讨论SNMPv2协议测试集的规划原则，并按照归纳的规划原则对SNMPv2协议一致性测试集作出了详细的规划；第4章详细分析了如何利用TTCN-3对SNMPv2协议定义抽象测试集（ATS）。笔者在该章中，将探讨性地将SNMPv2协议测试分为四种类型：非参数标量测试、参数标量测试、列向量逐行测试和列向量抽取测试，分别给出每种测试的测试流程图和测试实例。曠戗輔鑽襉倆瘋诌琿凤。最后，第5章在对论文工作进行总结的基础上，对后续研究工作进行了分析和展望。1.4 作者的工作与论文的贡献作者在西南交通大学网络通信技术省重点实验室承担的主要工作包括以下几个方面： 学习和了解路由器基本测试法（穿越测试法、回绕测试法）以及实验室提出的分布式多端口同步并行测试法，参与与双端口测试系统的开发有关的讨论，为深入理解路由器测试技术